使用无形状态 Monad 的状态转换

Question

Scalaz State monad 的 modify 具有以下签名：

def modify[S](f: S => S): State[S, Unit]

这允许用相同类型的状态替换状态，当状态包含无形值（例如 Record 其类型随着新字段的添加而改变时，这种方法效果不佳。在那种情况下，我们需要的是：

def modify[S, T](f: S => T): State[T, Unit]

什么是使 Scalaz 的 State monad 适应使用无形状态的好方法，以便可以使用 Records 而不是可怕的 Map[String, Any]？

示例：

case class S[L <: HList](total: Int, scratch: L)

def contrivedAdd[L <: HList](n: Int): State[S[L], Int] =
  for {
    a <- init
    _ <- modify(s => S(s.total + n, ('latestAddend ->> n) :: s.scratch))
    r <- get
  } yield r.total

更新：

Travis 答案的完整代码是 here。

Answer 1

State 是更通用类型 IndexedStateT 的类型别名，它专门用于表示将状态类型更改为状态计算的函数：

type StateT[F[_], S, A] = IndexedStateT[F, S, S, A]
type State[S, A] = StateT[Id, S, A]

虽然无法使用 State 编写 modify[S, T]，但可以使用 IndexedState（这是 IndexedStateT 的另一种类型别名，可修复效果类型至 Id):

import scalaz._, Scalaz._

def transform[S, T](f: S => T): IndexedState[S, T, Unit] =
  IndexedState(s => (f(s), ()))

你甚至可以在 for-comprehensions 中使用它（这对我来说总是有点奇怪，因为 monadic 类型在操作之间改变，但它有效）：

val s = for {
  a <- init[Int];
  _ <- transform[Int, Double](_.toDouble)
  _ <- transform[Double, String](_.toString)
  r <- get
} yield r * a

然后：

scala> s(5)
res5: scalaz.Id.Id[(String, String)] = (5.0,5.05.05.05.05.0)

在你的情况下你可以这样写：

import shapeless._, shapeless.labelled.{ FieldType, field }

case class S[L <: HList](total: Int, scratch: L)

def addField[K <: Symbol, A, L <: HList](k: Witness.Aux[K], a: A)(
  f: Int => Int
): IndexedState[S[L], S[FieldType[K, A] :: L], Unit] =
  IndexedState(s => (S(f(s.total), field[K](a) :: s.scratch), ()))

然后：

def contrivedAdd[L <: HList](n: Int) = for {
  a <- init[S[L]]
  _ <- addField('latestAdded, n)(_ + n)
  r <- get
} yield r.total

（这可能不是分解更新操作的最佳方式，但它展示了基本思想是如何工作的。）

同样值得注意的是，如果您不关心将状态转换表示为状态计算，您可以在任何旧的 State:

上使用 imap

init[S[HNil]].imap(s =>
  S(1, field[Witness.`'latestAdded`.T](1) :: s.scratch)
)

这不允许您以相同的方式组合使用这些操作，但在某些情况下它可能就是您所需要的。

使用无形状态 Monad 的状态转换

State transformations with a shapeless State monad

scala

scalaz

shapeless

state-monad

scalaz7